基于水凝的多功能深脑探测器用于神经传感,操纵和治疗.
Zhihong Chen1, Yusheng Zhang1,2, Jie Ding1
1National Engineering Research Center for Biomaterials, College of Biomedical Engineering, Sichuan University, Chengdu, Sichuan 610064, China.
ACS nano
|June 3, 2025
概括
研究人员开发了一种新的基于水凝的纤维,用于大脑机器接口. 这种灵活的纤维可以实现神经传感,深度大脑刺激,以及用于治疗的光动力疗法.
科学领域:
- 生物电子设备 生物电子设备
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 神经科学是一个神经科学.
背景情况:
- 可植入的深脑探头 (DBP) 对脑机接口至关重要,但目前的制造方法面临着材料限制.
- 现有的聚合物DBP努力平衡热拉伸兼容性与大脑组织模量,阻碍性能.
- 需要先进的材料,使多功能神经传感,调制和治疗干预.
研究的目的:
- 介绍一种新的基于水凝的多功能纤维 (HybF),用于神经传感,深度大脑操纵和光动力学疗法.
- 通过开发一种与大脑组织和制造过程兼容的材料,解决当前DBP的局限性.
- 探索一种新的治疗策略,使用空间时间控制的光动力学疗法治疗.
主要方法:
- 使用湿,整合离子化/脱效应和模板的HybF的制造.
- 描述HybF的机械和电气性能 (低曲刚度,高导电性).
- 在体内测试神经传感,大鼠海马中的光遗传刺激和的光动力疗法.
主要成果:
- HybF表现出低曲刚度 (~0.3 N/m) 和高导电性 (~97 S/m在1 kHz) 以实现高质量的神经信号记录 (SNR ~10).
- 在老鼠中成功进行海马神经元的光遗传刺激和行为操纵.
- 在模型中使用光动力学疗法即时消除异常电流,而无需认知障碍.
结论:
- HybF为先进的大脑机器接口提供了一个有前途的平台,使多式联络神经交互成为可能.
- 开发的光动力学治疗策略为治疗等神经系统疾病提供了一种新的方法.
- 这项工作为深度大脑操纵和退行性疾病治疗建立了新的范式,推进了生物电子设备.
